操作系统实验五虚拟存储器管理.docx
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操作系统实验五虚拟存储器管理.docx
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操作系统实验五虚拟存储器管理
操作系统实验
实验五虚拟存储器管理
学号1115102015
姓名方茹
班级11电子A
华侨大学电子工程系
实验五虚拟存储器管理
实验目的
1、理解虚拟存储器概念。
2、掌握分页式存储管理地址转换盒缺页中断。
实验内容与基本要求
1、模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。
分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上,当作业被选中时,可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。
为此,在为作业建立页表时,应说明哪些页已在主存,哪些页尚未装入主存。
作业执行
时,指令中的逻辑地址指出了参加运算的操作存放的页号和单元号,硬件的地址转换机构按页号查页表,若该页对应标志为“1”,则表示该页
已在主存,这时根据关系式“绝对地址=块号×块长+单元号”计算出欲访问的主存单元地址。
如果块长为2的幂次,则可把块号作为高地址部分,把单元号作为低地址部分,两者拼接而成绝对地址。
若访问的页对
应标志为“0”,则表示该页不在主存,这时硬件发“缺页中断”信号,
有操作系统按该页在磁盘上的位置,把该页信息从磁盘读出装入主存后
再重新执行这条指令。
设计一个“地址转换”程序来模拟硬件的地址转
换工作。
当访问的页在主存时,则形成绝对地址,但不去模拟指令的执
行,而用输出转换后的地址来代替一条指令的执行。
当访问的页不在主
存时,则输出“*该页页号”,表示产生了一次缺页中断。
2、用先进先出页面调度算法处理缺页中断。
FIFO页面调度算法总是淘汰该作业中最先进入主存的那一页,因
此可以用一个数组来表示该作业已在主存的页面。
假定作业被选中时,
把开始的m个页面装入主存,则数组的元素可定为m个。
实验报告内容
1、分页式存储管理和先进先出页面调度算法原理。
分页式存储管理的基本思想是把内存空间分成大小相等、位置固定
的若干个小分区,每个小分区称为一个存储块,简称块,并依次编号为
0,1,2,3,,,,n块,每个存储块的大小由不同的系统决定,一般为
2的n次幂,如1KB,2KB,4KB等,一般不超过4KB。
而把用户的
逻辑地址空间分成与存储块大小相等的若干页,依次为0,1,2,3,,,,
m页。
当作业提出存储分配请求时,系统首先根据存储块大小把作业分成若干页。
每一页可存储在内存的任意一个空白块内。
此时,只要建立起程序的逻辑页和内存的存储块之间的对应关系,借助动态地址重定位技术,原本连续的用户作业在分散的不连续存储块中,就能够正常投入运行。
先进先出页面调度算法根据页面进入内存的时间先后选择淘汰页
面,先进入内存的页面先淘汰,后进入内存的后淘汰。
本算法实现时需
要将页面按进入内存的时间先后组成一个队列,每次调度队首页面予以
淘汰。
程序流程图。
1、地址转换程序流程图
开始
取一条指令
取指令中访问的页号
查页表
YN
该页标志=1?
形成绝对地址
输出“*”页号表示
发生缺页中断
输出绝对地址
Y
有后续指令?
取下一条指令
N
结束
2、FIFO页面置换算法程序流程图
开始
取一条指令
取指令中访问的页号
查页表
YN(产生缺页中断)
该页标志=1?
形成绝对地址
Y
是内存指令?
置该页修改标志为1N模拟
硬件
地址
输出绝对地址转换
N
有后继指令?
N
当前页是否
Y
被更新?
结束
取下一条指令
Y
将该页更新标志置为0
模
拟
FIFO
页面调
置换出当前页
度
输出被置换出去的页面
显示被调入的页面
修改页表设置被调入页面的相关属性
程序及其注释
#include
#include
#defineSizeOfPage100
#defineSizeOfBlock128
#defineM4//主存中放4个页面
structinfo//页表信息结构体
{
boolflag;//页标志,1表示该页已在主存,0表示该页不在主存
longblock;//块号
longdisk;//在磁盘上的位置
booldirty;//更新标志
}pagelist[SizeOfPage];
longpo;//队列标记
longP[M];//假设内存中最多允许M个页面
voidinit_ex1()
{
memset(pagelist,0,sizeof(pagelist));//内存空间初始化
/*分页式虚拟存储系统初始化*/
pagelist[0].flag=1;
pagelist[0].block=5;
pagelist[0].disk=011;
pagelist[1].flag=1;
pagelist[1].block=8;
pagelist[1].disk=012;
pagelist[2].flag=1;
pagelist[2].block=9;
pagelist[2].disk=013;
pagelist[3].flag=1;
pagelist[3].block=1;
pagelist[3].disk=021;
}
voidwork_ex1()//模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断过程
{
boolstop=0;
longp,q;//页号,单元号
chars[128];//初始定义块长
do
{
printf("请输入指令的页号和单元号:
\n");
if(scanf("%ld%ld",&p,&q)!
=2)
{
scanf("%s",s);
if(strcmp(s,"exit")==0)//如果输入的为“exit”那么就退出,进入重选页面
{
stop=1;
}
}
else
{
if(pagelist[p].flag)//
如果该页标志
flag
为1,说明该页已在主存中
{
址,绝对地址
printf("绝对地址
=块号x块长(默认
}
else
{
=%ld\n",pagelist[p].block*SizeOfBlock+q);//128)+单元号
计算出绝对地
printf("*%ld\n",p);//
如果该页标志
flag
为
0,说明该页不在主存,则产生了
一次缺页中断
}
}
}while(!
stop);
}
voidinit_ex2()
{
/*以下部分为先进先出(FIFO)页面调度算法处理缺页中断的初始化,其中也包含了对于当
前的存储器内容的初始化*/
po=0;
P[0]=0;P[1]=1;P[2]=2;P[3]=3;//对内存中的4个页面进行初始化,并且使目前排在第一位
的为0
memset(pagelist,0,sizeof(pagelist));//内存空间初始化
pagelist[0].flag=1;
pagelist[0].block=5;
pagelist[0].disk=011;
pagelist[1].flag=1;
pagelist[1].block=8;
pagelist[1].disk=012;
pagelist[2].flag=1;
pagelist[2].block=9;
pagelist[2].disk=013;
pagelist[3].flag=1;
pagelist[3].block=1;
pagelist[3].disk=021;
}
voidwork_ex2()//模拟FIFO算法的工作过程
{
longp,q,i;
chars[100];
boolstop=0;
do
{
printf("请输入指令的页号、单元号,以及是否为内存指令:
\n");
if(scanf("%ld%ld",&p,&q)!
=2)
{
scanf("%s",s);
if(strcmp(s,"exit")==0)//如果输入的为“exit”就退出,进入重选界面
{
stop=1;
}
}
else
{
scanf("%s",s);
if(pagelist[p].flag)//
如果该页标志
flag
为
1,说明该页已在主存中
{
printf("
绝对地址
=%ld\n",pagelist[p].block*SizeOfBlock+q);//
计算绝对
地址
if(s[0]=='Y'||s[0]=='y')//内存指令
{
pagelist[p].dirty=1;//修改标志为1
}
}
else
{
if(pagelist[P[po]].dirty)//当前的页面被更新过,需把更新后的内容写回
外存
{
pagelist[P[po]].dirty=0;
}
pagelist[P[po]].flag=0;//将flag置0,表明当前页面已被置换出去
printf("out%ld\n",P[po]);//显示根据FIFO算法被置换出去的页面
printf("in%ld\n",p);//显示根据FIFO算法被调入的页面
pagelist[p].block=pagelist[P[po]].block;//块号相同
pagelist[p].flag=1;//将当前页面flag置1,表明已在主存中
P[po]=p;//保存当前页面所在的位置
po=(po+1)%M;
}
}
}while(!
stop);
printf("数组P的值为:
\n");
for(i=0;i { printf("P[%ld]=%ld\n",i,P[i]); } } voidselect()//选择哪种方法进行 { longse; chars[128]; do { printf("请选择题号(1/2): "); if(scanf("%ld",&se)! =1) { scanf("%s",&s); if(strcmp(s,"exit")==0)//如果输入为exit则退出整个程序 { return; } } else { if(se==1)//如果se=1说明选择的模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生 缺页中断 { init_ex1();// 初始化 work_ex1();// 进行模拟 } if(se==2)// 如果 se=2说明选择的是 FIFO 算法来实现页面的置换 { init_ex2();// 初始化 work_ex2();// 进行模拟 } } }while (1); } intmain() { select();//选择题号 return0; } 程序运行结果及结论 通过这次虚拟存储器管理的实验,我基本的了解了分页式存储管理和先进先出页 面调度算法原理,和操作的方法,还有许多方面不足,有待改进!
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